You are here

ALÇI VE KİREÇ KATKISIYLA KERPİÇ YAPILARIN PERFORMANSINI YÜKSELTMEK

IMPROVED PERFORMANCE OF EARTH STRUCTURES BY LIME AND GYPSUM ADDITION

Journal Name:

Publication Year:

DOI: 
10.4305

Keywords (Original Language):

Abstract (2. Language): 
Studies have been carried out to resolve the housing problems of poor people all around the world. Low-priced and fast construction systems, which can be built with local materials, have always been required. Adobe buildings have the capacity to meet this need and are the most suitable systems fulfilling the housing needs of almost 50% of the world’s population (Houben, 1994). Interest in adobe buildings, first built in Mesopotamia c. 7000 BCE, has recently increased due to needs for energy conservation, reduced pollution, environmental concerns and increased standards of living. Thus, studies and researchers have gained new perspectives. Adobe buildings have been reevaluated in numerous studies under current conditions and compared with modern materials. Not only are adobe buildings environmentally friendly, but they are also advantageous regarding production and service costs compared to buildings made from burned bricks (CID, 1993, Riza et al. 2010). Adobe constructions, besides their superiority, are criticized as needing repair (Kerali, 2001), having thick and heavy walls, relatively low compressive and shear strengths and in particular the possibility of becoming damaged under earthquake effects (Ural et al., 2011, Maheri et al., 2005). Damages in adobe buildings are associated with material quality, ground motion acceleration, wall slenderness, structural design and geometry which have an effect on building performance (Bariola and Sozen, 1990, Samali et al., 2011). In particular, it is recommended to take precautions to improve the performance of adobe buildings under earthquake risk. Using natural fibers (Vargas et al., 1986, Vega et al. 2011, Lertwattanaruk and Choksiriwanna, 2011), wooden reinforcements or welded steel reinforcements improves the strength of adobe materials and the performance of a building which presents nonlinear behavior. Stabilizing the earth with some additives in adobe manufacture, as well as the use of fibers and reinforcements, presents positive effects on building performance depending on better material performance. Many stabilization methods have been practiced from past to present in order to improve material performance. The most significant stabilization method is the addition of lime (Khattab et. al., 2007, Millogo et. al., 2008). Lime reacts with clay and forms C-S-H and calcite crystals as it becomes carbonated in stabilizing with lime (Khattab et. al. 2007, Millogo et. al. 2008). Stabilization with gypsum is also studied (Ahmed and Ugai, 2011). Studies on earth construction materials generally have focused on properties such as compressive strength, water resistance and thermal conductivity. It was reported that the compressive strength of current earth construction buildings varied between 0.5 and 3.0 MPa (Silveira, 2012, Vargas et. al, 1986). In 1980 at the laboratory of Istanbul Technical University, Faculty of Architecture, promising results were obtained in a research project focusing on earth constructions in order to improve their durability and strength (Kafesçioğlu, 1980). This paper aims to evaluate the performance of existing buildings built in light of research projects since 1980, by using advanced mechanical, chemical and microstructural analysis techniques. Construction earth, where its structural and chemical compositions have been modified by adding gypsum and lime, has been transformed into a new material with improved physical and mechanical properties. Properties, benefits and applications of this wall material, called Alker, have been summarized in this paper. Like other construction earths stabilized with additives, texture and structure of the product called Alker has been changed becoming an earthbased wall material with improved physical and mechanical properties. The material consists of 8-10% gypsum, 2.5 – 5% lime and 15 – 20% water (dry weight) which were added to construction earth with improved granulometric structure (Kafesçioğlu, 1980). Given mix ratios are by weight of dry earth under laboratory conditions. Converting these ratios into a volumetric scale at construction sites provides ease of application. Gypsum and lime are added to the mixture and it completes setting within 20 minutes, giving rigidity to the material which allows its shape to be kept and preventing clay shrinkage. The blocks can then be demolded after 20 minutes has passed, gaining their rigidity and strength by reactions of lime. other similar materials. Due to the early setting time of gypsum, deformation and crack risk to the structure during the drying period is prevented. A new water insoluble chemical formation is created by adding 2.5-5% lime. The product does not become dispersed as plain samples even though it stays in the water for a long period of time. The satisfactory rigidity created by gypsum in the first stage ensures shape stability of the blocks as the new formations continue developing in the structure. The production process is very easy and energy consumption in buildings made with this material are minimal. While the buildings are healthy, it also creates a healthy environment for users.
Abstract (Original Language): 
Dünyanın her köşesinde yoksulların konut sorunlarını çözmeyi amaçlayan çalışmalar yapılmaktadır. Bu kapsamda, yerel malzemeyle yapılabilen ucuz ve hızlı yapı sistemlerine her zaman gerek duyulmuştur. Alker adı verilen ürün de diğer katkılı yapı toprakları gibi, uygulanan bir stabilizasyon işlemi sonunda dokusu ve yapısı değiştirilerek fiziksel ve mekanik nitelikleri geliştirilmiş toprak kökenli bir duvar malzemesidir. Alker üretilirken toprağa alçı ve kireç katılır. Karışıma katılan alçı 20 dakika içinde prizini tamamlarken, kitleye kendi şeklini tutabilecek ve kilin rötresini önleyebilecek güçte rijitlik kazandırmaktadır. Bu makalede, 1980 yılında başlanmış olan, yapı malzemesi olarak kerpicin alçı ve kireçle stabilizasyonu projesinin devamı kapsamında yapılan iki adet deneme yapısından elde edilen sonuçlar aktarılırken, 2011 yılından itibaren yürütülmekte olan çalışma ile, üretilen Alker numuneleri üzerinde güncel standartlar ve yöntemler kullanılarak yapılan deney ve gözlemler sonucunda değerlendirmeler yapılmıştır. Ayrıca, yıllar önce yapılan deneme yapılarından numuneler laboratuvarda üretilen numuneler ile deneysel olarak karşılaştırılmıştır. Mikro yapı incelemeleri ile, alçı ve kireç katkılı Alker’in suya karşı dayanıklılığı ve düşük rötresinin nedenleri ortaya çıkarılmaya çalışılmıştır. Deneysel çalışma kapsamında katkısız, sadece alçı katkılı ve alçı-kireç katkılı numuneler üretilmiştir. Deneysel çalışmanın sonucunda; alçı ve alçı kireç katkılı numunelerin ilk bir saat içinde malzemenin kalıptan çıkarılmasını olanaklı kılacak dayanıma sahip olduğu anlaşılmıştır. Elde edilen erken dayanım, ilk yedi gün süresince numunenin rötre direncini artırırken, şekil ve biçim stabilitesinin korunmasını sağlamaktadır. Tüm alçı ve kireç katkılı numunelerin rötre değerleri, katkısız veya sadece alçı katkılı numunelerin rötre değerlerinden daha düşüktür. Zira, alçı kireç katkılı toprak malzeme ile yapılan deneme yapılarında da yıllar sonra yapılan gözlemlerde rötreye bağlı çatlaklara rastlanmamıştır. Alçı ve kireç katkılı numunelerin suya karşı dayanımının da, bu numunelerin içinde oluşan suda çözünmeyen yapıya bağlı olarak, sadece alçı katkılı veya katkısız numunelere göre daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Alçı ve kireç katkılı numuneler ile sadece alçı katkılı veya katkısız numunelerin basınç dayanımları arasında dikkate değer bir fark tespit edilemezken, alçı ve kireç katkılı numunelerin kayma dayanımları ve rijitlik modüllerinin dikkate değer derecede yüksek olduğu belirlemiştir. Alçı ve kireç katkılı toprak malzemenin katkısız malzemeye göre üstünlüklerinin nedeninin genel olarak malzeme içinde şekillenen alçı ağ ve alçı ağ üzerinde ve arasında oluşan kalsit kristalleri ile C-S-H jellerinden kaynaklanabileceği sonucuna varılmıştır. Sonuç olarak, alçı ve kireç katkısı kullanılarak üretilen Alker toprak, numuneler ve söz konusu malzeme kullanılarak yapılan yapılar dikkate alındığında bu yapıların, malzeme içinde şekillenen ikincil oluşumlar sayesinde, uzun yıllar dış etkenlere karşı dayanıklı olduğu, rötreden meydana gelebilecek gerilmelerin yanında dış ortam etkileri sebebiyle yapıya zarar verebilecek hasarlara uğramadığı, geleneksel yargının tersine, herhangi bir bakıma gerek duymadan yıllar boyunca sağlam kalabildiği saptanmıştır. Bu konudaki laboratuvar çalışmaları devam etmektedir.

REFERENCES

References: 

AHMED, A., UGAI, K. (2011) Environmental Effects on Durability of
Soil Stabilized With Recycled Gypsum, Cold Regions Science and
Technology (66) 84-92.
BARIOLA J., SOZEN, M.A. (1990) Seismic Tests of Adobe Walls, Earthquake
Spectra, (6)1; 37-56.
CID, New Mexico State Building Code, Unburned Clay Masonry (1991) Section
2413, Construction Industries Division: Sante Fe, NM, USA.
HOUBEN, H., GUILLAUD, H. (1994) Earth Construction: A Comprehensive
Guide, ITDG Publishing, London.
KAFESÇİOĞLU, R., TOYDEMİR, N., GÜRDAL, E., ÖZÜER, B. (1980)
Yapı Malzemesi Olarak Kerpicin Alçı İle Stabilizasyonu, TÜBİTAK,
Mühendislik Araştırma Grubu, Proje No: 505.
KAFESÇİOĞLU, R. (1984) Conclusions of The Research For Gypsum
Stabilized Adobe (ALKER) and an Application, International
Colloquium on Building Materials for Low-Cost Housing, Catholic
University of Brussels, Brussels, Dec. 10-19; 87-95.
KAFESÇİOĞLU, R. (1987) Thermal Properties of Mudbricks: the Example
of Gypsum Stabilized Adobe, Proceedings of the Expert Group Meeting
on Energy-Efficient Building Materials for Low-Cost Housing, United
Nations Human Settlement Division, Amman.
KERALI, A.G. (2001) Durability of Compressed and Cement-Stabilized Building
Blocks; PhD Dissertation, University of Warwick, Coventry, UK.
KHATTAB, S.A.A., AL-MUKHTAR,M., FLEUREAU, J.M. (2007) Long Term
Stability Characteristics of a Lime Treated Plastic Soil, Journal of
Materials in Civil Engineering (19) 4; 358-66
LERWATTANARUK, P., CHOKSIRIWANNA, T. (2011) The Physical and
Thermal Properties of Adobe Brick Containing Bagasse for Earth
Construction, Built (1) 1, 53-61.
MAHERI. M.R., NAEIM, F., MEHRAIN, M. (2005) Performance of Adobe
Residential Buildings in the 2003 Bam, Iran, Earthquake, Earthquake
Spectra (21) 337-44.
MEHTA, P.K., MONTERIO, P.J.M. (2006) Concrete, Microstructure, Properties
and Materials, 3rd Edition, McGraw-Hill, New York.
MILLONGO, Y., HAJJAJI, M., OUEDRAOGO, R., (2008) Microstructure
and Physical Properties of Lime Clayey Adobe Bricks, Construction
and Building Materials (22) 2386-92.
PARRA-SALDIVAR, M.L., BATTY, W., (2006) Thermal Behavior of Adobe
Constructions, Building and Environment (41) 1882-1904.
RIZA, V.F., RAHMAN, I.A., ZAIDI, A.M.A. (2010) A Brief Review of
Compressed Stabilized Earth Brick (CSEB), International Conference
and Social Research (December 5-7), Kuala Lumpur Malaysia; 999-
1004.
SAMALI, B., JINWUTH. W., HEATCHOTE, K., WANG, C. (2011) Seismic
Capacity Comparison Between Square and Circular Plan Adobe
Construction, Procedia Engineering (14) 2103-08.
SCHWALEN, H.C. (1935) Effect of Soil Texture Upon the Physical
Characteristics of Adobe Bricks, University of Arizona College of
Agriculture Technical Bulletin, No:58, Tuscon, Arizona.
SILVIEIRA, D., VARUM, H., COSTA, A., MARTINS, T., PEREIRA, H.,
ALMEIDA, J. (2012) Mechanical Properties of Adobe Bricks in
Ancient Constructions, Construction and Building Materials (28) 36-44.
TANRIVERDI, C. (1984) Alçılı Kerpicin Üretim Olanaklarının Araştırılması,
MS Dissertation, İstanbul Technical University.
URAL, A., DOĞANGÜN, A., SEZEN, H., ANGIN, Z., (2011) Seismic
Performance of Masonry Buildings During The 2007 Bala, Turkey
Earthquakes, Nat Hazards, DOI:10.1007/s11069-011-9887-4.
VARGAS, J., MARIOLA, J., BLONDET, M., MEHTA, P.K., (1986) Seismic
Strength of Adobe Masonry, Matériaux et Constructions, v: 19, n: 112;
253-8.
VEGA, P., JUAN, A., GUERRA, M.I., MORAN, J.M., AGUADO, P.J.,
LIAMAS, B., (2011) Mechanical Characterisation of Traditional
Adobes from the North Spain, Construction and Building Materials (25)
3020-23.

Thank you for copying data from http://www.arastirmax.com